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数字化送丝系统研究

作　者: 杨帅
导　师: 吴铭方
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 送丝机数字化 DSP CAN总线 PID
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

众所周知，焊接电源的性能直接决定焊缝质量的好坏。而除了焊接电源外，自动及半自动焊的焊接质量也受送丝系统的可靠性与稳定性直接影响。提高送丝系统的硬件性能与改进送丝系统的控制方式是提高其性能的主要途径。与传统的模拟控制方式相比，数字化控制方式在对送丝系统进行控制方面能够采用更加灵活多样的控制算法，在控制精度、人机交互和与焊机的协调一致等方面也较模拟控制方式有着显著优势。本文以TMS320F2812DSP作为数字化送丝机的主控制板，控制触摸屏的人机交互、送丝速度调节等，采用PID控制算法对电流电压进行闭环控制，设计了CAN总线通信方式，以方便与焊机进行信息、数据的传递，以达到送丝速度及各项指令的实时显示与传输。本文以120SN印刷永磁直流电机为基础，通过自行设计的硬件控制电路与软件系统，搭建成一个整体送丝系统，经过模拟试验，该控制系统在控制送丝速度和数据通信等方面都具有良好的稳定性、可靠性及可操作性，各个数据都达到了设计要求。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-14
第1章绪论  14-23
  1.1 选题背景及研究意义  14
  1.2 数字化送丝机的概念及特点  14-16
    1.2.1 数字化送丝机的概念  14-15
    1.2.2 数字化送丝机的特点  15-16
  1.3 数字化送丝机的发展及国内外现状  16-19
    1.3.1 数字化送丝机的发展  16
    1.3.2 国外数字化送丝机研究现状  16-17
    1.3.3 国内数字化送丝机研究现状  17-18
    1.3.4 典型的数字化焊机介绍  18-19
  1.4 常用控制算法  19-22
    1.4.1 PID 控制  19-21
    1.4.2 重复控制  21-22
    1.4.3 人工神经网络控制  22
  1.5 本论文主要研究内容  22-23
第2章送丝系统控制设计  23-31
  2.1 送丝系统控制结构  23
  2.2 送丝电机的选取  23-24
    2.2.1 焊接中对送丝电机的要求  23
    2.2.2 几种不同电机的性能比较  23-24
  2.3 电机模型  24-26
  2.4 模糊 PID 算法  26-30
    2.4.1 模糊控制算法  26-27
    2.4.2 模糊 PID 控制算法  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章数字化送丝机的硬件系统设计  31-54
  3.1 总体结构  31
  3.2 主要器件的选取  31-35
    3.2.1 主控制芯片的选取  31-35
    3.2.2 驱动芯片的选取  35
    3.2.3 触摸屏的选取  35
  3.3 主电路的选择  35-36
  3.4 主控制器的设计  36-39
    3.4.1 电源电路  36-37
    3.4.2 复位电路  37
    3.4.3 时钟电路的设计  37-38
    3.4.4 JTAG 接口设计  38
    3.4.5 DSP 的串行接口设计  38-39
  3.5 驱动系统的设计  39-40
  3.6 PWM 产生模块  40-42
  3.7 其它外围模块  42-49
    3.7.1 光耦隔离电路  42-43
    3.7.2 信号采集模块设计  43-44
    3.7.3 保护模块的设计  44-46
    3.7.4 人机交互  46
    3.7.5 CAN 通讯模块接口电路的设计  46-49
  3.8 硬件抗干扰  49-53
    3.8.1 布局布线设计和去耦措施  50-51
    3.8.2 DSP 电路板的叠层设计  51
    3.8.3 DSP 系统器件布局设计  51-52
    3.8.4 地线的布线  52
    3.8.5 CAN 总线电磁干扰设计  52-53
  3.9 本章小节  53-54
第4章数字化送丝系统软件设计  54-66
  4.1 整体软件设计  54-55
    4.1.1 整体软件设计的性能要求  54
    4.1.2 整体软件的设计  54-55
  4.2 PWM 控制程序  55-58
  4.3 其它子模块程序设计  58-64
    4.3.1 采样子程序  58
    4.3.2 中断子程序  58-60
    4.3.3 外扩存储器程序  60
    4.3.4 CAN 接口子程序  60-62
    4.3.5 触摸屏子程序  62-64
  4.4 软件抗干扰措施  64-65
    4.4.1 开关量的抗干扰  64-65
    4.4.2 数据输入的抗干扰  65
    4.4.3 程序运行监视系统  65
  4.5 本章小结  65-66
第5章调试试验结果与分析  66-74
  5.1 实验平台  66-67
    5.1.1 DSP 仿真器  66
    5.1.2 数字示波器  66-67
    5.1.3 其他设备  67
  5.2 系统开发工具与环境  67-68
  5.3 原理图设计及 PCB 制作  68-70
    5.3.1 原理图设计  68-69
    5.3.2 生成网络表  69-70
    5.3.3 印制电路板设计  70
  5.4 PWM 波形与分析  70-73
  5.5 人机交互  73
  5.6 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士期间发表的论文  78-79
致谢  79-80
附录  80-83
详细摘要  83-87

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